Energia okolo nás

Rovnovážny dej

Izolovaná sústava

fyzikálna sústava, ktorá nie je v interakcii
so svojím okolí - nevymieňa si s ním ani hmotu ani energiu

Vedenie, prúdenie a sálanie tepla

Prúdenie tepla(konvekcia)

je jeden zo spôsobov šírenia tepla v kvapalinách a plynoch, pri ktorom sa premiestňujú priamo častice s väčšou energiou

Voľná konvekcia

Nútená konvekcia

nasáva účinkom gravitácie a smer prenosu tepla má zvislý smer. Teplo stúpa nahor, pretože teplejšie časti kvapalín a plynov majú menšiu hustotu

nastáva ak je prúdenie vnútorní, vtedy smer prenosu tepla závisí od smeru prúdenia tekutiny

Vedenie tepla

je jeden so spôsobov šírenia tepla v telesách, pri ktorom si pri vzájomných zrážkach častice materiálu navzájom odovzdajú časť svojej pohybovej energie

Ustálené vedenie tepla

Neustálené vedenie tepla

teplotný rozdiel medzi jednotlivými
časticami telesa sa v čase nemení

teplotné rozdiel medzi jednotlivými časticami telesa, medzi ktorými sa teplo prenáša, sa postupne vyrovnávajú

Sálanie (radiácia)

je mechanizmus prenosu tepla, ktorý spočíva v emisii a absorpcií tepelného žiarenia

je jediný prenos tepla, pri ktorom nie je potrené sprostredkujúce látkové prostredie

Mechanika kvapalín a plynov

Vlastnosti kvapalín

nestlačiteľnosť

tekutosť

vnútorné trenie

tlakové sily v kvapalinách

kapilárne javy

voľná hladina na voľnom povrchu

Tlak

Označuje sa P,
základná jednotka je Pascal(Pa) = Nm-2

tlak neúčinkuje iba v bode pôsobenia ale prenáša sa objemom telesa. Patrí k základným termodynamickým veličinám

je fyzikálna veličina, vyjadrujúca pomer sily F kolmo, rovnomerne a spojito pôsobiacej na plochu a obsah tejto plochy S

Bernouliho rovnica

image

je dôležitý vzťah používaný v hydrodynamike, ktorý je matematickým vyjadrením zákona zachovania energie v ustálenom toku kvapaliny alebo plynu

Hydrostatický paradox

Je označenie skutočnosti, že sila pôsobiaca na dno nádoby od hydrostatického tlaku nie je závislá od tvaru nádoby a môže byť odlišná od tiaže objemu kvapaliny v tejto nádobe

Archimedov zákon

Teleso ponorené do kvapaliny je nadľahčované hydrostatickou vztlakovou silou, ktorej veľkosť sa rovná tiaži kvapaliny s rovnakým objemom ako je objem ponorenej časti telesa.

je fyzikálny zákon, ktorý sformoval grécky učenec Archimedes zo Syrakúz

Vztlaková sila

Fvz = Vp . pk . g

Fvz - vztlaková sila
Vp - objem ponorenej časti
pk - hustota kvapaliny
g - gravitačné zrýchlenie

Termodynamické zákony

  1. termodynamický zákon
  1. termodynamický zákon

Formulácia No1.
Každá fyzikálna sústava má stavovú veličinu nazývanú vnútorná energia(U), ktorá sa mení len prostredníctvom výmeny energie s okolím

Formulácia No2.
ΔU = ΔQ + Δ(Wp + Wk),
kde ΔU = zmena vnútornej energie sústavy


ΔQ = zmena tepla sústavy
(+ znamená dodanie;
'- znamená odobranie)


Δ(Wp + Wk) = vykonaná/spotrebovaná objemová práca
(+ znamená, že ju vykonala;
'- znamená, že ju spotrebovala )

Formulácia No3.
Nie je možné skonštruovať perpetuum mobile prvého druhu
(teda stroj, ktorý cyklicky opakuje dej len s počiatočnou energiou)

Formulácia No1.
Nie je možné, aby sa teplo samovoľne šírilo z chladnejšieho miesta na teplejšie

Formulácia No2.
Planckova-Kelvinova formulácia: nedá sa zostrojiť perpetuum mobile druhého druhu
(teda cyklicky pracujúci tepelný stroj, ktorý by len prijímal teplo z teplejšieho telesa a vykonával rovnako veľkú prácu, ako toto teplo)

Formulácia No3.
Clausiusova formulácia: nemožno zostrojiť cyklicky pracujúce zariadenie, ktoré nevytvára žiaden efekt okrem toho, že prenáša teplo z telesa s nižšou teplotou na teleso s vyššou teplotou

Stavová rovnica
ideálneho plynu

sústava pri tomto deji prechádza niekoľkými na seba
nadväzujúcimi rovnovážnymi sústavami

Vyjadrenie pomocou plynovej konštanty

je termická stavová rovnica pre ideálne plyny

Stavová rovnica ideálneho plynu sa niekedy zapisuje v trochu inom tvare, kedy je počet častíc N nahradený iným látkovým množstvom n.
pV=nRT

Deje s ideálnym plynom

Izotermický dej

Izobarický dej

Izochorický dej

Je dej, pri ktorom je objem plynu stály.

ak sa nemení objem plynu tak pri zohrievaní sa zväčšuje teplota a tlak plynu a pri ochladzovaní sa zmenšuje teplota a tlak plynu

Je dej, pri ktorom je teplota plynu stála

ak sa nemá zmeniť teplota plynu tak pri izotermickom stláčaní musí plyn odovzdať teplo a pri izotermickom rozpínaní musí plyn prijímať teplo

Je dej, pri ktorom je tlak plynu stáli

ak sa nemá meniť tlak plynu tak pri zohrievaní sa zväčšuje teplota a objem plynu a pri ochladzovaní sa zmenšuje teplota a objem plynu

Kinetická energia

kinetická energia alebo pohybová energia je jeden z druhov mechanickej energie. Kinetickú energiu majú telesá ktoré sa pohybujú

Ek = 1/2 mv2

Označuje sa Ek,
základná jednotka je Joule(J)

veľkosť kinetickej energie závisí na hmotnosti a rýchlosti telesa. Ak je teleso v pokoji, jeho kinetická energia je nulová. Kinetická energia podľa definície nikdy nemôže byť záporná

kinetická energia hmotného bodu je množstvo práce, ktoré bolo potrebné vynaložiť, aby hmotný bod s hmotnosťou m zrýchli z pokoja na rýchlosť v

Trojný bod

Je hodnota teploty a tlaku vo fázovom diagrame, pri ktorom súčasne existujú všetky tri skupenstvá látky za termodynamickej rovnováhy

používa sa definíciu kelvina, jednotky SI termodynamickej teploty. Voda tento stav dosiahne pri teplote 0,01 °C a tlaku 611.73 Pa.

Tepelná kapacita telesa

je miera tepla, ktoré musí teleso prijať aby došlo k zmene jeho teploty a

je definovaná ako množstvo tepla v Jouloch, ktoré treba telesu dodať, aby sa jeho teplota zvýšila o 1 K, prípadne o 1 °C

Kalorimetrická rovnica

Q = m . c . (t2 - t1)

je rovnica popisujúca tepelné výmeny pomocou zákonu zachovania energie

na jej základe je mo6né určiť mernú kapacitu látok, zistiť množstvo tepla, ktoré treba dodať, alebo odobrať alebo určiť výslednú teplotu pri tepelnej výmene

Celziova teplotná stupnica

má 2 základné teploty: 0 °C a 100 °C

Medzi týmito teplotami je stupnica rovnakých dielikov. Jeden dielik na stupnici zodpovedá jednému Celziovmu stupňu. Voľba teplotnej stupnice závisí od voľba teplomernej látky

Termodynamická teplotná stupnica

Jej teplotou je Kelvin. Kelvin je definovaný ako 1/273,16 termodynamickej teploty trojného bodu vodu

má jednu základnú teplotu

teplota rovnovážneho stavu sústavy ľad+voda+nasýtená para. Tento rovnovážny stav sa volá trojný bod vody a dohodou sa mu priradila teplota Tr = 273,16 K

termodynamickú teplotu môžeme merať plynového teplomera

skladá sa z nádoby naplnenej plynom, ktorá je spojená úzkou rúrkou s otvoreným kvapalinovým manometrom. Manometer má jedno rameno pohybliví v zvislom smere aby sa udržiaval stály objem plynu.

Vnútorná teplota a jej zmeny

je celkovo pohybová a polohová energia všetkých častíc v telese

pri zvýšení teploty telesa sa zväčšuje aj jeho vnútorná energia

častice telesa sa ustavične pohybujú, a preto nemôže vnútorná energia telesa nulová

zmena vnútornej energie telesa pri vykonaní práce

vykonaním práce môžeme zväčšiť vnútornú energiu telesa

zväčšenie vnútornej energie sa navonok prejaví zvýšením teploty telesa

zmena vnútornej energie telesa pri tepelnej výmene

pri styku dvoch telies s rôznymi teplotami teleso s vyššou teplotou odovzdáva teplo druhému telesu kým sa ich teploty nevyrovnajú

v tepelných vodičoch prebieha tepelná výmena rýchlo, v izolantoch za tých istých podmienok pomalšie